研究人员发布最小原子钟

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科学家们制造出了世界上最小的原子钟,其内部机械装置大约只有一粒米的大小。该设备运行所需功率极低,每300年仅损失一秒,有一天可以为便携式应用(如无线通信设备和全球定位系统(GPS)接收器)提供精确的计时。

与其他原子钟一样,这种新设计依赖于铯原子的自然振动,铯原子每秒“滴答”92亿次。美国国家标准与技术研究院的约翰·基钦及其同事将铯蒸气捕获在一个腔室内,该腔室由微型激光探测,从而产生两个电磁场。然后,该团队调整这些场,直到它们之间的差异等于铯原子内能级的差异,从而导致原子停止吸收或发射光。然后,外部振荡器根据铯的自然共振频率进行稳定。“我们这项技术的真正威力在于,我们能够以如此小的电力运行时钟,以至于它可以由电池供电,并且它足够小,可以轻松地集成到手机或其他类型的手持设备中,”基钦解释说。“而且在可大规模生产方面,没有任何其他类似的产品能与之媲美。”

尽管这款微型原子钟比大型原子钟小约100倍,但其精度不如高度可达两米的大型原子钟。但与目前用于小型应用的石英晶体相比,它仍然可以在长期精度方面提供近1000倍的改进。研究人员在最新一期的《应用物理快报》上描述了这款新型原子钟。

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